Modellieren, Simulieren, Optimieren – die Digitalisierung des Energienetzes

Unser Alltag baut auf der Gewissheit auf, dass jederzeit Strom aus den Steckdosen kommt. Schwankungen oder gar Ausfälle sind nicht vorgesehen. Wenn wir uns nicht gerade mit Katastrophenschutz befassen oder Endzeitszenarien ausmalen, denken wir selten darüber nach, wie verwundbar uns diese Abhängigkeit von verlässlicher Energieversorgung macht. Insbesondere für Gasnetze gilt: sie sind nicht nur riesig und komplex, sondern verändern sich und bedürfen permanenter Nachsteuerung und Stabilisierung. Das Energienetz mit Blick auf neue Energieträger und sich wandelnde Prioritäten weiterzuentwickeln und zu optimieren, seine Funktion zu überwachen und es resilient zu machen gegen eine Vielzahl von Risiken, ist eine hochkomplexe Aufgabe: Wir wollen nicht nur verstehen, wie verschiedene Energieträger im Netz zusammenwirken, sondern auch belastbare Vorhersagen machen und sofort reagieren können, wenn etwas Unerwartetes passiert. Dazu sind je nach Fragestellung physikalische Modelle, mathematische Methoden und Datenanalyse – auch in Echtzeit – nötig. In Simulationen und Berechnungen fließen Entwicklungen auf dem Weltmarkt, das Wetter und der Zustand der Leitungen genauso ein, wie die Qualität von Energieträgern oder der Verbrauch von Industrie und Privathaushalten. Wie macht man dieses vieldimensionale System beherrschbar? Prof. Dr. Alexander Martin ist Mathematiker. Er leitet das ADA Lovelace Center for Analytics, Data and Applications am Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS und ist Gründungsvizepräsident der Technischen Universität Nürnberg. In seiner Arbeit befasst er sich mit der Modellierung und Simulation bei Optimierungsfragen und bringt „Künstliche Intelligenz“ in die Anwendung. Der Experte erklärt im Digitalgespräch, wie unser Energienetz aufgebaut ist und welche Überlegungen den Modellen und Methoden zugrunde liegen, mit denen er und seine Kolleg:innen arbeiten. Er beschreibt, welchen Nutzen Digitalisierung dabei bringt, welche Daten benötigt werden und an welchen Stellen KI einen Beitrag leisten kann. Mit den Gastgeberinnen Marlene Görger und Petra Gehring diskutiert Martin, welche Zielsetzungen und politischen Debatten Einfluss auf die Entwicklung des Gasnetzes nehmen – und mit welchen ökonomischen und ökologischen Kosten das Sammeln, Vorhalten und Nutzen von Daten verbunden ist.